200px|duimnael|Die Aarde soos gesien vanaf Apollo 17.
In sterrekunde en astrobiologie is die Seldsame Aarde-hipotese die teorie dat die ontstaan van komplekse en meersellige (en dus intelligente) lewe op Aarde ’n onwaarskynlike kombinasie van astrofisiese en geologiese gebeure en omstandighede geverg het. Volgens die hipotese is komplekse buiteaardse lewe ’n baie onwaarskynlike verskynsel en sal dit uiters skaars wees as dit bestaan. Die term "Seldsame Aarde" kom van die boek Rare Earth: Why Complex Life Is Uncommon in the Universe (2000) deur die paleontoloog en geoloog Peter Ward en die sterrekundige en astrobioloog Donald E. Brownlee, albei van die Universiteit van Washington.
’n Alternatiewe standpunt is dié van onder andere Carl Sagan en Frank Drake. Daarvolgens is die Aarde ’n tipiese aardplaneet in ’n tipiese planeetstelsel, wat in ’n gewone streek van ’n gewone spiraalsterrestelsel voorkom. Na aanleiding van die Koperniese beginsel en die beginsel van middelmatigheid is dit moontlik dat die heelal wemel van komplekse lewe.
Op 4 November 2013 het sterrekundiges aangekondig daar kan tot 40 miljard aardgrootte-eksoplanete in die bewoonbare sones van sonagtige sterre of rooidwerge in die Melkweg voorkom, gebaseer op data van die Kepler-ruimteteleskoop. Van hulle kan 11 miljard om sonagtige sterre voorkom. Die naaste sodanige planeet kan volgens die wetenskaplikes 12 ligjare van die Aarde af wees.
Die hipotese dat lewe in die heelal skaars is, verduidelik egter die Fermi-paradoks – hoekom geen lewe nog gevind is as dit so volop is nie.Webb, Stephen (2002). Where is Everybody? (If the universe is teeming with aliens, Where is Everybody?: Fifty solutions to the Fermi paradox and the problem of extraterrestrial life). Copernicus Books (Springer Verlag)
Seldsame Aarde-vereistes vir komplekse lewe Volgens die Seldsame Aarde-hipotese is talle gunstige toestande nodig vir komplekse lewe. ’n Paar hiervan is die sterrestelsel se bewoonbare sone, ’n sentrale ster met die regte planeetstelsel, die ster se bewoonbare sone, die regte grootte aardplaneet, die voordeel van ’n gasplaneet vir beskerming en ’n groot satelliet, toestande wat verseker die planeet het ’n magnetosfeer en plaattektoniek, die chemie van die litosfeer, atmosfeer en oseane, die rol van "evolusionêre pompe" soos enorme ysvorming en meteoorbotsings, en wat ook al gelei het tot die steeds misterieuse Kambriese ontploffing van dierefilums. Die ontwikkeling van intelligente lewe het moontlik nog ander seldsame gebeure geverg.
Ward en Brownlee meen vir ’n klein aardplaneet om koplekse lewe te onderhou, moet die waardes van verskeie veranderlikes binne ’n klein omvang bly.
Regte ligging in die regte sterrestelsel duimnael|295px|die digte middel van sterrestelsels soos NGC 7331, wat dikwels die Melkweg se "tweeling" genoem word, het hoë vlakke bestraling wat gevaarlik is vir komplekse lewe. Seldsame Aarde beteken ’n groot deel van die bekende heelal, insluitende streke van ons eie sterrestelsel, kan nie komplekse lewe onderhou nie; Ward en Brownlee verwys daarna as "dooie sones". Die dele van ’n sterrestelsel waar komplekse lewe moontlik is, word die galaktiese bewoonbare sone genoem. Dit hang hoofsaaklik af van die afstand vanaf die galaktiese sentrum. Namate dié afstand toeneem, gebeur die volgende: Sterre se metaalinhoud neem af. Metale (wat in sterrekunde beteken alle chemiese elemente buiten waterstof en helium) is nodig vir die vorming van aardplanete. Die X-straal- en gammastraal-straling van die supermassiewe swartkolk in die galaktiese sentrum, en van nabygeleë neutronsterre, raak minder intens. Straling van dié aard word beskou as gevaarlik vir komplekse lewe, en daarom reken aanhangers van Seldsame Aarde dat die vroeë heelal en die galaktiese streke waar sterre digby mekaar lê en supernovas algemeen is, nie geskik vir die ontwikkeling van komplekse lewe is nie. Gravitasiesteurings van planete en planetesimale by nabygeleë sterre word minder waarskynlik as die digtheid van die sterre afneem. Hoe verder ’n planeet dus van die galaktiese sentrum of ’n spiraalarm af lê, hoe kleiner is die kans dat dit deur meteore getref kan word. ’n Groot genoeg botsing kan alle komplekse lewe op ’n planeet uitwis.
Item #1 sluit die buitenste dele van ’n sterrestelsel uit; #2 en #3 sluit die binneste dele van die stelsel, bolswerms en die spiraalarms van spiraalstelsels uit (stervorming is meer aktief in die spiraalarms).
Terwyl ’n planeetstelsel in ’n gunstige posisie vir komplekse lewe kan lê, moet dit dié posisie vir ’n lang genoeg tyd handhaaf dat komplekse lewe kan ontwikkel. ’n Sentrale ster wat ver van streke bly waar straling hoog is, sal dus die gunstigste posisie hê. As die ster se wentelbaan om die sterrestelsel eksentriek (ellipties of hiperbolies) is, sal dit deur van die spiraalarms beweeg, maar as die wentelbaan na aan ’n perfekte sirkel is en die wentelsnelheid is dieselfde as die rotasiesnelheid van die spiraalarms, sal die ster net geleidelik, of glad nie, in ’n spiraalarm inbeweeg. Die vereiste sinchronisasie van dié snelhede word in net ’n klein streek om ’n sterrestelsel aangetref. Dit word die galaktiese bewoonbare sone genoem. Lineweaver et al. beraam dié sone op tussen 7 en 9 kiloparsek in deursnee, wat nie meer as 10% van die sterre in die Melkweg insluit nie. Gebaseer op ’n konserwatiewe raming van die getal sterre in die Melkweg, kan dit sowat 20 tot 40 miljard sterre wees. Gonzalez et al. reken net 5% van sterre word in die sone ingesluit, wat sal neerkom op die halvering van dié getal.
Die wentelbaan van die Son om die Melkweg se sentrum is inderdaad feitlik perfek sirkelvormig, met ’n wentelperiode van 226 miljoen jaar, baie na aan die rotasiesnelheid van die sterrestelsel. Terwyl voorstanders van Seldsame Aarde meen die Son het nog selde, indien ooit, sedert sy vorming deur ’n spiraalarm beweeg, het die sterrekundige Karen Masters bereken die Son beweeg elke 100 miljoen jaar deur ’n groot spiraalarm.How often does the Sun pass through a spiral arm in the Milky Way?, Karen Masters, Curious About Astronomy Sommige navorsers het al voorgestel dat verskeie massauitwissings ooreenstem met tye toe die Son deur spiraalarms beweeg het.
Die Andromeda-sterrestelsel en die Melkweg het min of meer dieselfde massa, maar terwyl Andromeda ’n tipiese spiraalstelsel is, is die Melkweg buitengewoon kalm en dof. Dit lyk of daar die afgelope 10 miljard jaar minder botsings met ander sterrestelsels was, en dit kon die omstandighede vir komplekse lewe gunstiger gemaak het as in die geval van ander stelsels met meer botsings en dus meer supernovas en ander steurings. Die aktiwiteitsvlak van die swartkolk in ’n sterrestelsel se sentrum kan ook die moontlikheid van lewe beïnvloed – dit lyk of die kolk in die Melkweg net aktief genoeg is.Scharf, 2012
Regte afstand vanaf die regte ster Na aanleiding van lewe op Aarde, lyk dit of water in vloeibare vorm nodig is vir komplekse lewe. ’n Planeet moet dus die regte afstand van sy sentrale ster af hê. Dit is die sleutelelement van ’n ster se bewoonbare sone. ’n Planeet wat te naby aan die ster is, sal te warm wees vir vloeibare water en ’n planeet wat te ver is, sal te koud wees.
Die bewoonbare sone wissel na gelang van die soort ster en die ouderdom daarvan. Die bewoonbare sone van ’n hoofreeksster beweeg baie geleidelik verder weg totdat die ster ’n witdwerg word en die bewoonbare sone verdwyn. Daar is ook ’n noue verband tussen dié sone en die kweekhuisverwarming wat moontlik gemaak word deur atmosferiese waterdamp (), koolstofdioksied () en/of ander kweekhuisgasse. Selfs al bevat die Aarde se atmosfeer ’n waterdampkonsentrasie van 0% (in droë streke) tot 4% (in reënwoude en oseaanstreke) asook net 400 dele per miljoen , is hierdie klein hoeveelhede genoeg om die gemiddelde oppervlaktemperatuur van die Aarde met sowat 40 °C te verhoog.
Die bewoonbare sone van warm sterre soos Sirius of Vega is breed, maar: Rotsplanete te na aan ’n warm ster kan nie lewe onderhou nie; tog kan lewe wel ontwikkel op ’n maan van ’n gasplaneet. Warm sterre straal ook baie meer ultraviolet uit wat ’n planetêre atmosfeer ioniseer. Warm sterre kan rooireuse word voordat gevorderde lewe kans gehad het om op sy planete te ontwikkel. Hierdie oorwegings sluit die massiewe en kragtige sterre van klas F6 tot O uit as bevorderlik vir die ontwikkeling vir komplekse lewe.
Klein rooidwerge het weer klein bewoonbare sones en planete kan ’n sinchroniese rotasie hê sodat een kant van die planeet altyd na die ster wys en dus baie warm is, terwyl die ander kant altyd weg wys en dus baie koud is. Daar is ook ’n groter moontlikheid van steropvlammings wat die atmosfeer kan ioniseer en komplekse lewe onmoontlik maak. Seldsame Aarde-aanhangers redeneer lewe kan nie in sulke stelsels ontstaan nie en net sterre van klas F7 tot K1 is geskik vir lewe. Sulke sterre is skaars: klas G-sterre soos die Son (tussen die warmer F- en kouer K-sterre) beslaan net 9% The One Hundred Nearest Star Systems, Research Consortium on Nearby Stars. van die sterre in die Melkweg wat waterstof verbrand. Sommige eksobioloë reken egter sterre buite dié omvang kan onder die regte omstandighede wel lewe onderhou. Dié moontlikheid is ’n sentrale punt van die teenargument vir Seldsame Aarde, want die laat-K- tot M-sterre maak sowat 82% uit van alle waterstofbrandende sterre.
duimnael|Volgens Seldsame Aarde kan bolswerms nie lewe onderhou nie. Ou sterre soos rooireuse en witdwerge kan waarskynlik ook nie lewe onderhou nie. Rooireuse kom algemeen voor in bolswerms en elliptiese sterrestelsels. Witdwerge is feitlik dooie sterre wat reeds deur hul rooireusfase is. Sterre wat rooireuse is, sit uit tot in hul bewoonbare sone van vroeër, of verhit dit (hoewel planete verder van die ster af teoreties bewoonbaar kan word).
’n Energie-uitset wat wissel oor die lewensduur van die ster (soos ’n Cepheïed) sal waarskynlik ook lewe verhoed. ’n Skielike afname (al is dit hoe kort) kan die water van ’n omwentelende planeet vries, en ’n toename kan die water laat verdamp en ’n kweekhuiseffek veroorsaak wat sal voorkom dat die oseane weer kan vorm.
Lewe sonder ingewikkelde chemie is onbekend. Metale (dus elemente swaarder as waterstof en helium) is nodig en dit dui daarop dat ’n planeetstelsel ryk aan metale nodig is vir lewe. Die enigste bekende meganisme vir die skepping en verspreiding van metale is ’n supernova-ontploffing. Die absorpsiespektrum van ’n ster onthul die teenwoordigheid van metale daarbinne en die bestudering van stellêre spektrums wys baie, miskien die meeste, sterre het min metale. Daar was ’n lae metaalinhoud in die vroeë heelal: in bolswerms en ander sterre wat gevorm het toe die heelal nog jonk was, sterre in die meeste sterrestelsels buiten groot spiraalstelsels en sterre in die buitestreke van alle sterrestelsels. Metaalryke sentrale sterre wat komplekse lewe kan onderhou, word dus meestal aangetref in die stil streke van die groter spiraalstelsels – waar die straling ook swakker is.
Regte rangskikking van planete duimnael|Volgens Seldsame Aarde sou lewe op Aarde nie sonder die teenwoordigheid van die gasreus Jupiter ontstaan het nie. Die voorstanders van Seldsame Aarde reken ’n planetêre stelsel wat lewe onderhou, moet min of meer die struktuur van ons Sonnestelsel hê, met klein aardplanete aan die binnekant en groot gasplanete buite.
Volgens hulle is die rangskikking van ons planete nie net seldsaam nie, maar ook optimaal omdat die groot massa en swaartekragaantrekking van die gasreuse beskerming bied aan die klein binneplanete teen botsings met asteroïdes en ander klein liggame.
Voortdurende stabiele wentelbaan